國內軋鋼廠對軋鋼廢水中懸浮物（SS）的去除常采用三級處理。在軋制過程中，軋機的冷卻水、沖洗水等廢水，匯集在鐵皮溝中流入一次沉淀池（或旋流井），經初沉后，由泵打入二次沉淀池（平流池、斜板池或輻射沉淀池）處理，通過油水分離，再進入機械壓力過濾器（或高梯度電磁過濾器）過濾。其二級和三級處理后的泥漿水送往污泥脫水裝置，經污泥脫水回收。
該工藝主要問題是：工藝流程長，處理構筑物占地面積大，投資費用高，污泥含水率高，需污泥脫水裝置脫水，不能連續作業。針對軋鋼廢水中懸浮物主要是氧化鐵皮和鐵屑等磁性顆粒的特點，利用永磁分離裝置，使廢水中SS經過磁力分離后得到的污泥含水率低，無需一整套污泥脫水裝置，便能得到綜合利用。
2 試驗裝置、系統和結果
2.1試驗裝置
試驗裝置為連續式磁性顆粒去除器。軋鋼廢水由進水口進入流體通道，廢水中磁性SS被去除器本體內Nd-Fe-B永磁塊組合體吸附在面板上，隨磁塊移動至頂端分離導向板，由于SS在分離導向板上與磁塊組合體距離的增加，磁力減弱而脫離磁場且經噴淋管沖洗后被分離。處理后的廢水由出水口流出。
2.2試驗系統
在某鋼鐵公司型鋼分廠一次沉淀池的排水口設置水泵，將含氧化鐵皮和鐵屑的廢水由水泵打入試驗系統，先進入流量箱，隨后進入模擬鐵皮溝，模擬鐵皮溝內設置旁通閥，使廢水進入連續式磁性顆粒去除器本體，將廢水中SS分離。通過測定各種試驗條件下進出口廢水中SS的濃度，得出試驗工況下SS的捕獲率。
2.3 試驗條件和結果
根據理論分析，磁性懸浮顆粒的最小捕獲粒徑比≥3πµhv/(kHwHnl)。
式中，μ-液體介質的動力粘滯系數；
h-磁通道寬度；
l-磁通道長度；
v-磁通道內液體介質的流速；
k-懸浮顆粒的磁化系數；
Hw-懸浮顆粒所在的外磁場強度；
Hn-懸浮顆粒內部磁場強度。
由此，進行一系列條件試驗，包括：
1）改變進口廢水中SS濃度與捕獲率關系試驗。由于軋鋼周期試驗中進口廢水SS濃度在154～6090 mg/L范圍變化，經處理后出口SS濃度為68～350 mg/L，平均出口濃度為161 mg/L。當進口廢水SS濃度>1000 mg/L時，平均捕獲率為96%；當進口廢水SS濃度為500～1000 mg/L時，平均捕獲率為78%；進口廢水SS濃度<500 mg/L時，通過改變磁通道和處理水量，平均捕獲率達52%(見表1)。
表1 改變進口廢水中SS濃度與捕獲率的關系試驗結果
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進口廢水SS濃度（mg/L） |
進口廢水SS平均濃度（mg/L） |
出口廢水SS濃度（mg/L） |
出口廢水SS平均濃度（mg/L） |
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經一級磁性顆粒去除器處理 |
154～6090 |
867 |
68～350 |
161 |
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經二級磁性顆粒去除器處理 |
88～390 |
154 |
8.4～76.8 |
46.2 |
2)磁塊組合體移動線速度影響試驗。
3） 調節流體通道寬度、流量、流速與捕獲率的關系試驗。
4)噴淋強度對SS的分離效果試驗結果表明，噴淋強度對SS的分離效果影響不大，一般在6～8 L/min范圍內。
5)磁塊組合體分布密度影響試驗表明，試驗表面磁場強度>0.18T，磁性顆粒的捕獲率均較高。
6）本體抬升角度影響試驗表明，抬升角度在35～55。為宜，在一定的流體通道下，流速大、處理水量大，捕獲率會下降。
3 軋鋼廢水SS處理新工藝
在上述半生產性試驗基礎上，用二級連續式磁性顆粒去除器代替軋鋼廢水傳統三級處理中的旋流井、平流池和壓力過濾器等大型構筑物及其污泥脫水濃縮裝置。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。
新工藝與傳統工藝相比，以年產螺紋鋼15萬噸的某軋鋼廢水處理系統為例，按老工藝處理需投資320萬元，如按本文提出的工藝和設備處理，僅需100萬元，設備占地面積比原來減少80%，廢水處理后循環率達90%以上。因此新工藝具有投資少，占地面積少，運行費用低，無需專門的污泥脫水裝置，可連續作業等優點。
4 結語
通過試驗證實，以連續式磁場顆粒去除器為主要處理設備的新工藝替代傳統的軋鋼廢水三級處理工藝是可行的。第1級連續式磁性顆粒去除器放置于鐵皮溝中，處理較大的氧化鐵皮和鐵屑；在第2級連續式磁性顆粒去除器中，通過調整流體通道和處理水量，調整磁塊組合體結構，進一步處理廢水中的磁性SS，使其達標排放或經除油、冷卻處理后循環使用。
連續式磁性顆粒去除器也能應用于機床潤滑冷卻液回收系統中。
